Выбор сечения кабеля по потребляемой мощности и токовой нагрузке

Выбор сечения кабеля по мощности

Рассматривать далее буду квартиру, так как на предприятиях люди грамотные и всё знают. Чтобы прикинуть мощность необходимо знать мощность каждого электроприемника, сложить их вместе. Единственным минусом при выборе кабеля большего сечения, чем необходимо, является экономическая нецелесообразность. Так как больший кабель больше стоит, но меньше греется. А если выбрать правильно то выйдет и дешевле и греться не будет сильно. В меньшую же сторону округлять нельзя, так как кабель будет больше греться от протекания в нем тока и быстрее придет в неисправное состояние, которое может повлечь за собой неисправность электроприбора и всей проводки.

Первым шагом при выборе сечения кабеля будет определение мощности подключенных к нему нагрузок, а также характер нагрузки – однофазная, трехфазная. Трехфазная это может быть плита в квартире или станок в гараже в частном доме.

Если все приборы уже приобретены, то можно узнать мощность каждого по паспорту, который идет в комплекте, или, зная тип, можно найти в интернете паспорт и посмотреть мощность там.

Если приборы не куплены, но покупать их входит в ваши планы, то можно воспользоваться таблицей, где занесены наиболее популярные приборы. Выписываем значения мощностей и складываем те величины, которые одновременно могут включаться в одну розетку. Приведенные ниже значения носят справочный характер, при расчете следует брать большее значение (если указан диапазон мощности). И всегда лучше посмотреть в паспорт, чем брать средние показатели из таблиц.

Выключатели, которые идут после вводного удобно разделять на группы. Отдельные выключатели для питания плиты, стиралки, бойлера и других мощных приборов. Отдельные для питания освещения отдельных комнат, отдельные для групп розеток комнат. Но это в идеале, в реальности бывает просто вводной и три автомата. Но что-то я отвлекся…

Зная значение мощности, которая будет подключаться к данной розетке мы выбираем по таблице сечение с округлением в большую сторону.

За основу возьму таблицы 1.3.4-1.3.5 из 7-го издания ПУЭ. Эти таблицы даны для проводов, шнуров алюминиевых или медных с резиновой и (или) ПВХ изоляцией. То есть то что мы используем в домашней проводке – к данному типу подходит и любимые электриками медные NYM и ВВГ, и алюминиевый АВВГ.

Кроме таблиц нам понадобятся две формулы активной мощности: для однофазной (P=U*I*cosf) и трехфазной сети (та же формула, только еще умножить на корень из трех, который равен 1,732). Косинус принимаем единице, будет у нас для запаса.

Хотя существуют таблицы, где для каждого типа розетки (розетка для станка, розетка для того, для сего) описан свой косинус. Но больше единицы он быть не может, поэтому не страшно, если примем его 1.

Еще перед взглядом в таблицу стоит определиться как и в каком количестве у нас будут проложены наши провода. Варианты есть следующие – открыто или в трубе. А в трубе можно двух- или трех- или четырех одножильных, одного трехжильного или одного двухжильного. Для квартиры нам на выбор либо два одножильных в трубе – это на 220В, либо четыре одножильных в трубе – на 380В. При прокладке в трубе, необходимо, чтобы процентов 40 оставалось свободного пространства в этой самой трубе, это для отсутствия перегрева. Если прокладывать необходимо провода в другом количестве или другим способом то смело открывайте ПУЭ и пересчитывайте для себя, или же выбирайте не по мощности, а по току, о чем пойдет речь чуть позже в этой статье.

Выбирать можно как медный, так и алюминиевый кабель. Хотя, в последнее время большее применение получает медный, так как для одной и той же мощности потребуется меньшее сечение. К тому же медь имеет лучшие электропроводящие свойства, механическую прочность, меньше подвержена окислению, и плюс ко всему срок службы медного провода выше по сравнению с алюминием.

Определились с тем, медь или алюминий, 220 или 380В? Что же, смотрим в таблицу и выбираем сечение. Но учитываем, что в таблице у нас приведены значения для двух или четырех одножильных проводов в трубе.

Посчитали мы нагрузку например в 6кВт для розетки на 220В и смотрим 5,9 мало, хоть и близко, выбираем 8,3кВт – 4мм2 для меди. А если решили алюминий, то 6,1кВт – тоже 4мм2. Хотя выбрать стоит медь, так как ток при таком же сечении будет допустимый на 10А больше.

Влияние рабочих параметров на расчет

Чтобы определить, какой толщины должен быть кабель для прокладывания функциональной и безопасной проводки, можно ориентироваться на основные рабочие показатели электрической сети (напряжение, сила тока, потребляемая мощность). Однако каждый из этих способов имеет небольшие особенности, которые необходимо учитывать. Рассмотрим их по отдельности.

Напряжение

При расчете сечения кабеля по напряжению ключевое значение имеет тип сети по количеству фаз. Как мы знаем, стандартная бытовая сеть имеет 1 силовую фазу с напряжением 220 вольт, а в производственной деятельности и на высоконагруженных объектах применяется трехфазная сеть – с напряжением 380 вольт. Отличается и строение силового кабеля:

• в однофазном – 3 жилы: фаза, ноль, заземление;
• в трехфазном – 5 жил: 3 фазы, ноль, заземление.

Это накладывает определенные особенности на монтаж электросети, связанные с разводкой питания на автоматы и выделенные линии. К примеру, от силового щитка частного дома идет одна ветка для освещения и подачи электроэнергии в гараж, потребляемая мощность которого составляет 18 киловатт. И именно здесь возникает различие:

• В однофазной сети кабель будет принимать на себя всю нагрузку ветви, равную 18 кВт. То есть при использовании медного провода его сечение должно быть равно 16 или 25 мм2 (для скрытой и отрытой проводки).
• В трехфазной сети кабель будет состоять из трех питающих жил, каждая их которых будет находиться под нагрузкой в 6,6 кВт. То есть площадь сечения каждой из них может составлять 1 мм2, а суммарная – 3мм2.

Например, мы прокладываем электрическую сеть в квартире, подключенной к однофазной сети с напряжением 220В. Для питания электроплиты с номинальной мощностью в 5 кВт от распределительного щитка будет проведена отдельная ветка с автоматикой. Согласно таблице для этого нужно использовать медный кабель с площадью сечения в 2,5 мм2. Алюминиевые провода для питания таких устройств лучше не использовать совсем – их свойства могут изменить в худшую сторону под воздействием сильной нагрузки.

Сила тока

Чтобы узнать, какие провода подойдут для использования на определенном участке цепи, можно провести расчеты по силе тока. Некоторые электрики в данной ситуации производят примерный расчет, считая, что на один квадратный миллиметр сечения должно приходиться 10А тока, однако такой способ не слишком точен, поскольку подходит только для однофазных сетей и кабелей с площадью сечения до 6 мм2. Поэтому мы рассмотрим, как правильно и точно выбрать кабель исходя из величины номинального тока.

Чаще всего на корпусе электроприборов или в технической документации указывается их номинальная мощность, с помощью которой мы можем вычислить мощность и, следовательно, нагрузку. Сложив токовые нагрузки всех электроприборов, получим суммарную мощность. Исходя из этой величины, надо будет выбирать провод. Например, в участок сети включены две ламы мощностью по 100Вт и четыре – по 40Вт, а также 1200Вт микроволновка и 2200Вт электрический чайник. Суммарная мощность нагрузки в такой цепи составит 3760Вт или 3,76 кВт. Для расчета сечения кабеля понадобится стандартная формула нахождения силы тока.

I= P/U

P – сопротивление (общая мощность); U – напряжение сети; I – сила тока

I= 3760Вт/220В= 17,09 А

Токовая нагрузка на нашем участке сети составляет 17,09А. В выборе подходящего кабеля нам поможет таблица нагрузок, использовавшаяся в способах выше. Обращаемся к ней и видим, что в однофазной сети с напряжением в 220В можно использовать медный кабель с сечением 1,5 мм2 или алюминиевый с сечением 2,5 мм2. Для сети с напряжением 380В эти показатели аналогичны – существенная разница в требуемой толщине кабелей между трех- и двухфазными сетями становится заметной только при нагрузке выше 25А.

Не забывайте, что выбор проводников по длительно допустимому току необходимо производить с округлением в большую сторону. Если, например, суммарная нагрузка составляет 22,5 А, следует брать кабель с сечением не ниже этого значения. Согласно таблице это будет 2,5 мм2 для медных проводов и 4 мм2 – для алюминиевых. Такое соотношение закономерно для двух этих материалов, так как медь обладает более высокой пропускной способностью.

Как рассчитать по току

Величина тока, проходящего через проводник, зависит от длины, ширины, удельного сопротивления последнего и от температуры. При нагревании электрический ток уменьшается. Справочная информация указывается для комнатной температуры (18°С). Для выбора сечения кабеля по току используют таблицы ПУЭ (ПУЭ-7 п.1.3.10-1.3.11 ДОПУСТИМЫЕ ДЛИТЕЛЬНЫЕ ТОКИ ДЛЯ ПРОВОДОВ, ШНУРОВ И КАБЕЛЕЙ С РЕЗИНОВОЙ ИЛИ ПЛАСТМАССОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ).

Таблица 3. Электрический ток для медных проводов и шнуров с резиновой и ПВХ-изоляцией

Для расчета алюминиевых проводов применяют таблицу.

Таблица 4. Электрический ток для алюминиевых проводов и шнуров с резиновой и ПВХ-изоляцией

Для примерного расчета сечения кабеля по току его надо разделить на 10. Если в таблице не будет полученного сечения, тогда необходимо взять ближайшую большую величину. Это правило подходит только для тех случаев, когда максимально допустимый ток для медных проводов не превышает 40 А. Для диапазона от 40 до 80 А ток надо делить на 8. Если устанавливают алюминиевые кабели, то надо делить на 6. Это объясняется тем, что для обеспечения одинаковых нагрузок толщина алюминиевого проводника больше, чем медного.

Поправочные коэффициенты к табл. 3.36 и 3.37

Таблица 3.38

Сечение жил кабеля, выбранное по нормированным значениям плотности тока, должно удовлетворять условиям допустимого нагрева в нормальных и послеаварийных режимах работы.

В ряде случаев (например, при прокладке в воздухе) сечение кабеля определяется допустимой длительной нагрузкой, которая (особенно для маслонаполненных кабелей) ниже экономической. Значение допусти­мого длительного тока для кабелей зависит от конструкции кабеля, ус­ловий прокладки, количества параллельно проложенных кабелей и рас­стояния между ними.

Для каждой КЛ должны быть установлены наибольшие допустимые токовые нагрузки, определяемые по участку трассы с наихудшими теп­ловыми условиями при длине участка не менее 10 м.

Длительно допустимые токовые нагрузки для разных марок кабе­лей напряжением до 35 кВ при различных условиях прокладки принимаются в соответствии с ПУЭ. В табл. 3.39—3.42 приведены допусти­мые длительные мощности КЛ, рассчитанные при среднем эксплуата­ционном напряжении (h5 Vом).

Допустимые нагрузки для маслонаполненных кабелей в большой степени зависят от условий прокладки. Данные табл. 3.37 приведены для среднерасчетных условий и конструкций отечественных кабелей переменного тока. Приведенные значения соответствуют длинам, не превышающим 8—10 км. Для КЛ длиной более 10 км определение пере­даваемой мощности производится специальным расчетом или ориен­тировочно поданным

Допустимые длительные мощности соответствуют ус­ловию прокладки в земле од­ного кабеля. При прокладке нескольких кабелей вводятся поправочные коэффициенты: 0,9 — для двух кабелей, 0,8 – для четырех, 0,75 – для шести кабелей. При прокладке в воз­духе и воде допустимые дли­тельные мощности соответ­ствуют любому количеству кабелей.

Данные табл. 339—3.42 определены исходя из температуры окру­жающей среды: при прокладке кабеля в земле +15 °С и при прокладке в воздухе (туннеле) +25 «С. При другой температуре окружающей среды данные умножают на коэффициенты, приведенные в табл. 3.43.

Алюминиевый провод

В достаточно большом количестве домов и квартир еще присутствует электрическая разводка алюминиевым кабелем. Ничего плохого о нем сказать нельзя. Алюминиевый кабель прекрасно служит, и как показала жизнь, срок его эксплуатации практически ничем не ограничен. Конечно, если правильно подобрать его по току и грамотно провести соединение.

Так же как и в случае с медным кабелем, проведем сравнение алюминиевого по сечению, силе тока и мощности. Опять-таки, не будем рассматривать все, возьмем только ходовые параметры.

• Кабель сечением 2,5 мм² выдерживает силу тока, равную 16 А, и мощность потребителя 3,5 кВт.
• 4 мм² – 21 А – 4,6 кВт.
• 6 – 26 – 5,7.
• 10 – 38 – 8,4.

Причины нагрева кабеля

Токоведущие жилы могут перегреваться по нескольким причинам, которые напрямую связаны с природой электрического тока. Электрическое поле приводит в движение электроны, которые перемещаются по выбранному проводнику. В кристаллических решетках, из которых состоят металлы, действуют сильные молекулярные связи. Представьте шарик для настольного тенниса и паутину. Вторая — более-менее прочна, первый — обладает малым весом, поэтому для того, чтобы шарик разорвал паутину, придется приложить больше усилий. Чем сильнее вы выполните замах, тем более напряженными будут ваши мышцы. Чем больше напряжение, тем выше затрачиваемая энергия. Соответственно и мышцы будут нагреваться сильнее.

Так и электроны вынуждены высвобождать больше тепла, затрачивая немало энергии на преодоление этих молекулярных связей. Такой процесс называется преобразованием электрической энергии в тепловую.

Сравнить такое явление можно с выделением тепла при трении. Можно сказать, что электроны вынуждены тереться о кристаллическую решетку металла и тем самым выделять тепло. Данное свойство металлического кабеля имеет свои преимущества и недостатки. Нагрев может быть полезен на производственных объектах и для бытовых приборов. Он является основным свойством, позволяющим работать электрическим печам, обогревателям, утюгам и чайникам. Однако в обычных электрических сетях это может привести к перегреву и разрушению изоляции, а впоследствии — и вовсе к возгоранию. Могут испортиться техника и оборудование. Происходит подобное в случае превышения заданной нормы для длительных токовых нагрузок.

Перечислим три основные причины перегрева проводника:

Наиболее распространенная — использование кабеля с некорректным сечением. Любой проводник имеет уникальную максимально допустимую пропускную способность по току. Измеряется она в Амперах. Перед подключением бытового прибора нужно определить его мощность и в соответствии с ней подобрать правильное сечение

Важно учесть запас на 30-40%.
Вторая причина — отсутствие качественного контакта в точках соединения линии. Речь идет об участках трассы, где кабель подключается к щитку, автомату или выключателю

Плохой контакт приводит к нагреву. При худших раскладах — полному перегоранию. В большинстве случаев будет достаточно осмотреть контакты и подтянуть все соединения.
Старая электропроводка строилась на алюминиевых жилах, поэтому при модернизации таких кабельных линий зачастую возникает необходимость перехода на медные проводники. В данном случае важно соблюдать технику подключения медных и алюминиевых жил. Без применения специальных клеммников появление окисления — вопрос времени.

Старая алюминиевая проводка в квартире

Расчет сечения медных проводов и кабелей

Подсчитав нагрузку и определившись с материалом (медь), рассмотрим пример расчета сечения проводов для отдельных групп потребителей, на примере двухкомнатной квартиры.

Как известно, вся нагрузка делится на две группы: силовую и осветительную.

В нашем случае основной силовой нагрузкой будет розеточная группа, установленная на кухне и в ванной. Так как там устанавливается наиболее мощная техника (электрочайник, микроволновка, холодильник, бойлер, стиральная машина и т.п.).

Для этой розеточной группы выбираем провод сечением 2.5мм2. При условии, что силовая нагрузка будет разбросана по разным розеткам. Что это значит? Например, на кухне для подключения всей бытовой техники нужно 3-4 розетки подключенных медным проводом сечением 2.5 мм2 каждая.

Если вся техника подключается через одну единственную розетку, то сечения в 2.5 мм2 будет недостаточно, в этом случае нужно использовать провод сечением 4-6 мм2. В жилых комнатах для питания розеток можно использовать провод сечением 1.5 мм2, но окончательный выбор нужно принимать после соответствующих расчетов.

Питание всей осветительной нагрузки выполняется проводом сечением 1.5 мм2.

Необходимо понимать, что мощность на разных участках электропроводки будет разной, соответственно и сечение питающих проводов тоже разным. Наибольшее его значение будет на вводном участке квартиры, так как через него проходит вся нагрузка. Сечение вводного питающего провода выбирают 4 – 6 мм2.

При монтаже электропроводки применяют провода и кабели марки ПВС, ВВГнг, ППВ, АППВ.

Выбор сечения кабеля по мощности

Вот мы добрались и до сути нашей статьи. Однако всё, что было выше, упускать нельзя, а значит и мы умолчать не могли.

Если попытаться изложить мысль логично и по-простому, то через каждое условное сечение проводника может пройти ток определенной силы. Заключение это вполне логичное и теперь лишь осталось узнать эти соотношения и соотнести для разных диаметров провода, исходя из его типоряда.

Также нельзя умолчать, что здесь, при расчете сечения по току, в «игру вступает» и температура. Да, это новая составляющая – температура. Именно она способна повлиять на сечение. Как и почему, давайте разбираться.

Все мы знаем о броуновском движении. О постоянном смещении ионов в кристаллической решетке. Все это происходит во всех материалах, в том числе и в проводниках. Чем выше температура, тем больше будут эти колебания ионов внутри материала. А мы знаем, что ток — это направленное движение частиц.

Так вот, направленное движение частиц будет сталкиваться в кристаллической решетке с ионами, что приведет к повышению сопротивления для тока.

Чем выше температура, тем выше электрическое сопротивление проводника. Поэтому по умолчанию, сечение провода для определенного тока принимается при комнатной температуре, то есть при 18 градусах Цельсия. Именно при этой температуре приведены все справочные значения в таблицах, в том числе и наших.

Несмотря на то, что алюминиевые провода мы не рассматриваем в качестве проводов для электропроводки, по крайней мере, в квартире, тем не менее, они много где применяются. Скажем для проводки на улице. Именно поэтому мы также приведем значения зависимостей сечения и тока и для алюминиевых проводов.

Итак, для меди и алюминия будут следующие показатели зависимости сечения провода (кабеля) от тока (мощности). Смотрите таблицу.

Таблица проводников под допустимый максимальный ток для их использования в проводке:

С 2001 года алюминиевые провода для проводки в квартирах не применяются. (ПЭУ)

Да, здесь как заметил наш читатель, мы фактически не привели расчета, а лишь предоставили справочные данные, сведенные в таблицу, на основании этих расчетов. Но смеем вас замерить, что для расчетов необходимо перелопатить множество формул, и показателей. Начиная от температуры, удельного сопротивления, плотности тока и тому подобных.

Поэтому такие расчеты мы оставим для спецов. При этом необходимо заметить, что и они не являются окончательными, так как могут незначительно разнится, в зависимости от стандарта на материал и запаса провода по току, применяемого в разных странах.

А вот о чем мы еще хотели бы сказать, так это о переводе сечения провода в диаметр. Это необходимо, когда имеется провод, но по каким-то причинам маркировки на нем нет. В этом случае по диаметру провода можно вычислить сечения и наоборот из сечения диаметр.

Как рассчитать сечение кабеля по току, мощности, длине

В настоящий момент рынок кабельной продукции предлагает громадную номенклатуру всевозможных проводников, сферы широкого применения. Как сориентироваться в таком разнообразии марок и сечений попытаемся разобраться. При выборе кабеля, для любых нужд, необходимо ориентироваться на главное свойство проводника, его пропускную способность, то есть сечение токопроводящей жилы провода. Именно эта величина составляет большую часть цены электрического провода.И часто, не сведущие люди, допускают ошибки при выборе кабеля для замены проводки в доме или квартире. Далее мы расскажем, как рассчитать сечение кабеля по току, мощности и длине линии.

Что может произойти при неправильном выборе сечения кабеля:

1. При недостаточном сечении проводника, будет происходить перегрев жилы и расплавление изоляции кабеля. В итоге это приведет к короткому замыканию или возгоранию участка цепи.
2. Неоправданно большой перерасход бюджета из-за завышенного сечения провода.

Необходимо ответственно подойти к выбору сечения проводов, что бы не остаться в проигрыше. Рассмотрим несколько методик выбора кабеля:

• По току в цепи.
• По мощности потребителей.
• По длине кабеля.

Каждый проводник имеет свой предел пропускной способности по току. При превышении этой величины, происходит неизбежная деградация кристаллической решетки металла проводника, а также разогрев и увеличение внутреннего сопротивления проводника. Что бы не допустить такое развитие событий, есть формулы и таблицы для расчета и выбора желаемого сечения кабеля.

Первая методика выбора сечения кабеля — по току электрических приборов, подключенных к данной цепи. Данный расчет более точный по сравнению с другими методиками. В паспорте или на корпусе электроприбора, заводом производителем указывается ток потребления данного устройства. Переписываем указанные значения на листок и производим их сложение.

Следуя определенной логике, что не все электроприборы будут работать одновременно, можно на 20 % уменьшить суммарный ток всех потребителей. По специальной таблице, где уже прописаны стандартные сечения готовых проводников, выбираем ближайший с большей стороны кабель с нужным сечением.

Пример: в результате расчетов получилось 30 ампер тока. И по таблице нам необходимо выбрать ближайшее большее значение, и для меди это 38 ампер 4 мм сечение.

Расчет по мощности. В большинстве расчетов похожий на предыдущий пункт. Переписываем мощность электроприборов, скидываем 20 процентов.

• Можно выбирать необходимый провод, руководствуясь таблицей выше, или рассчитать ток самостоятельно по специальным формулам. Для однофазной сети формула расчета тока будет иметь такой вид:
• I=P/(U*cosФи)
• Формула для расчета тока в трех фазной сети:

где:

• Р — мощность электроприбора.
• U — напряжение сети, 220 или 380 вольт.
• cos Фи — коэффициент мощности 1.4142 для двухфазной сети, 1.732 для трех фазной сети.
• I – ток потребителя.

Далее выбор сечения не отличается от ранее описанного способа.

Выбор сечения кабеля по длине. Внутреннее сопротивление проводника на протяженных участках электрической сети может достигать значительных размеров. В таких случаях можно столкнуться с большим падением напряжения на дальнем участке и значительный расход мощности. Инструмент не выходит на свою мощность, а бытовая техника надрывно воет или отказывается нормально работать.

1. В этом случае необходимо произвести расчет тока потребления на выбранном участке сети, руководствуясь методиками описанными ранее.
2. Расчет сопротивления электрической линии выполняется по формуле:
3. R провода=(p*L)/S

• R – сопротивление в Ом.
• L – длина провода метр. Берется две длины провода.
• S – площадь проводника. S=3.14*D2 (в квадрате)/ 4.
• p – коэффициент из таблицы удельных сопротивлений.

• Дальше рассчитывается падение напряжения на этом участке.
• U потерь= I нагрузки*R провода
• ПОТЕРИ = (U потерь / U ном) *100%
• · I нагрузки – ток нагрузки на участке сети.
• · R провода — сопротивление провода.
• · U потери – падение напряжения.
• · U номинальное напряжение, 220 или 380 вольт.
• Если расчетное напряжение потерь превышает 5 % от U ном, следует выбрать большее сечение.